本申請涉及量子計算，更具體地，涉及一種用于量子比特的低通濾波器。

背景技術：

1、當今是量子計算機技術發(fā)展的初級階段，如何實現對量子系統(tǒng)的精密調控是量子計算發(fā)展的重點。由超導量子比特實現的超導量子芯片是當前量子計算最行之有效的物理平臺之一，如何實現對大規(guī)模超導量子芯片的精確調控是提高量子操控精度的核心技術與挑戰(zhàn)。

2、隨著超導量子處理器的規(guī)模不斷增大，超導量子比特的數目不斷提高，需要的控制線就會越來越多。為了減少制冷機內部的控制線數目，已經把超導量子比特的高頻和低頻控制信號在室溫進行了合并，通過同一根線纜傳輸到制冷機中。但是這兩種信號在制冷機的低溫層需要的衰減并不一樣，高頻信號比低頻信號需要多衰減20db。

3、目前的解決方案是在低溫層安裝紅外濾波器，它在高頻衰減較大，在低頻衰減較小。隨著超導量子比特數目增加，需要的紅外濾波器也會更多，再加上其它器件，制冷機的空間會變得很緊張。而且紅外濾波器有發(fā)熱的問題，會給制冷機增加熱負載。

技術實現思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N用于量子比特的低通濾波器，包括：

2、地線；

3、傳輸線，上述傳輸線用于傳輸預設頻率范圍的輸入控制信號；

4、多個電容，上述電容的第一端與上述地線連接，第二端與上述傳輸線連接；

5、多個第一電感，相鄰兩個上述電容之間的傳輸線上設置一個上述第一電感；

6、其中，在上述傳輸線的輸入端輸入上述輸入控制信號的情況下，通過上述低通濾波器的響應模式使得上述傳輸線的輸出端輸出第一輸出控制信號和第二輸出控制信號，其中，上述第一輸出控制信號的頻率高于上述第二輸出控制信號的頻率。

7、根據本申請的實施例，上述第一電感包括空心電感、磁心電感、銅心電感或約瑟夫森結式電感。

8、根據本申請的實施例，上述約瑟夫森結式電感由預設數量的約瑟夫森結串聯(lián)構成。

9、根據本申請的實施例，低通濾波器還包括：

10、第二電感，設置在上述傳輸線上靠近上述輸出端的一側，上述第二電感與最靠近上述輸出端的第一電感之間設置有一個上述電容。

11、根據本申請的實施例，針對第一電感和第二電感中的任意電感，根據上述電感和與上述電感對應的電容計算阻抗，其中，不同阻抗的參數值不同。

12、根據本申請的實施例，上述低通濾波器通過共面波導的形式實現，其中，上述地線與上述傳輸線共面。

13、根據本申請的實施例，上述電容的容量大小是根據上述傳輸線的截面寬度和間距確定的，上述間距表征上述傳輸線與上述地線之間的平面間距。

14、根據本申請的實施例，上述低通濾波器采用超導材料制成，其中，上述超導材料包括超導鋁、氮化鈦、超導鈮或超導鉭。

15、根據本申請的實施例，上述響應模式包括最平坦響應或切比雪夫響應。

16、根據本申請的實施例，上述第一輸出控制信號的頻率在4.5ghz到5.5ghz之間，上述第二輸出控制信號的頻率低于1ghz，所以低通濾波器的3db通帶截止頻率范圍為0.8ghz~1.2ghz，且在阻帶范圍4ghz~5ghz內達到預設分貝量的衰減。

17、根據本申請的實施例，本申請的低通濾波器可以實現同時傳輸超導量子比特的高頻和低頻控制信號。由此可以解決大規(guī)模復雜量子線路中的規(guī)模拓展問題。在面向未來的大規(guī)?？删幊塘孔泳€路中，可以減少控制線的數量，減小低通濾波器占用制冷機的空間，降低低通濾波器的熱負載，在大規(guī)模可編程量子計算的波形控制中有廣闊的應用前景。

技術特征：

1.一種用于量子比特的低通濾波器，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的低通濾波器，其特征在于，所述第一電感包括空心電感、磁心電感、銅心電感或約瑟夫森結式電感。

3.根據權利要求2所述的低通濾波器，其特征在于，所述約瑟夫森結式電感由預設數量的約瑟夫森結串聯(lián)構成。

4.根據權利要求1所述的低通濾波器，其特征在于，還包括：

5.根據權利要求4所述的低通濾波器，其特征在于，針對第一電感和第二電感中的任意電感，根據所述電感和與所述電感對應的電容計算阻抗，其中，不同阻抗的參數值不同。

6.根據權利要求1所述的低通濾波器，其特征在于，所述低通濾波器通過共面波導的形式實現，其中，所述地線與所述傳輸線共面。

7.根據權利要求6所述的低通濾波器，其特征在于，所述電容的容量大小是根據所述傳輸線的截面寬度和間距確定的，所述間距表征所述傳輸線與所述地線之間的平面間距。

8.根據權利要求3所述的低通濾波器，其特征在于，所述低通濾波器采用超導材料制成，其中，所述超導材料包括超導鋁、氮化鈦、超導鈮或超導鉭。

9.根據權利要求1所述的低通濾波器，其特征在于，所述響應模式包括最平坦響應或切比雪夫響應。

10.根據權利要求1或9所述的低通濾波器，其特征在于，所述第一輸出控制信號的頻率在4.5ghz到5.5ghz之間，所述第二輸出控制信號的頻率低于1ghz，所以低通濾波器的3db通帶截止頻率范圍為0.8ghz~1.2ghz，且在阻帶范圍4ghz~5ghz內達到預設分貝量的衰減。

技術總結
本申請?zhí)峁┝艘环N用于量子比特的低通濾波器，包括地線；傳輸線，傳輸線用于傳輸預設頻率范圍的輸入控制信號；多個電容，電容的第一端與地線連接，第二端與傳輸線連接；多個第一電感，相鄰兩個電容之間的傳輸線上設置一個第一電感；其中，在傳輸線的輸入端輸入輸入控制信號的情況下，通過低通濾波器的響應模式使得傳輸線的輸出端輸出第一輸出控制信號和第二輸出控制信號，其中，第一輸出控制信號的頻率高于第二輸出控制信號的頻率。

技術研發(fā)人員：吳大超,朱慶玲,葉楊森,郭少俊,彭承志,朱曉波,潘建偉
受保護的技術使用者：中國科學技術大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17